Como norma general, no es aconsejable mezclar los productos químicos de las pilas o baterías.
(editado después de un comentario)
Y debe evitarse cualquier tipo de mezcla: no mezclar pilas de la misma composición química, pero de distinta capacidad; no mezclar pilas de distintas marcas; no mezclar pilas de distinta antigüedad; no mezclar pilas de distintos niveles de carga...
En resumen: si hay alguna diferencia entre las pilas o baterías (capacidad, edad, química, marca, nivel de carga), no las mezcle.
La diferente resistencia interna de los distintos tipos de pilas puede aumentar la descarga de un tipo en relación con otro, y puedes acabar con alguna de las pilas completamente agotada antes que las demás.
Cuando se utilizan Li-Ion, es aconsejable hacerlas funcionar con gestores de batería IC's, lo que asegura que la batería no se agote por debajo de los niveles de voltaje que podrían dañar la batería de forma irreversible. Por supuesto, si mezclas diferentes químicas, no podrás utilizar un IC gestor de baterías.
Por cierto, además de estas razones para no hacerlo, debo añadir que la posición de las Li-Ion con respecto a las NiMH es irrelevante. Podrías poner Li-Ion al principio de la serie, en medio de dos NiMH, y al final de la serie, y el resultado final sería el mismo: cosas malas.
Como advertencia final: aunque no recomendaría esta solución que describes, aún tengo que decir que, si quieres probar esta solución, NUNCA JAMÁS recargues este trío de baterías diferentes juntas: al cargarlas, las Li-Ion irían a un cargador Li-Ion, y las NiMH deberían ir a un cargador NiMH. Pero la mejor opción, racional y segura es realmente NO HACER esto.